我国废弃电器电子产品回收模式和处理处置技术

周雅雯，黄继忠，徐红胜，周全法

（江苏理工学院江苏省电子废弃物资源循环利用重点实验室，江苏常州213001）

电器电子产品一般是指以电能驱动，用于提高生活、工作效率和质量的电器电子设备，具有种类繁多、更新换代速度快等特点。电视机、冰箱、洗衣机、空调和电脑（合称为“四机一脑”）是最典型的家用电器。此外，手机、摄影摄像机、热水器、电饭煲、油烟机、各类电源等均属于电器电子产品范畴。

废弃电器电子产品是指失去使用价值或因使用价值不能满足要求而被淘汰或报废的家用电器等整机产品，以及元器件、耗材等零星废弃物，包括：消费者废弃的家用电器，生产过程中产生的不合格产品及其元器件和零部件，维修过程产生的废旧元器件、零部件和耗材，以及根据有关法律法规必须被纳入电子废物管理的工业产品[1]。废旧电冰箱、空调、洗衣机、电视机、电脑等14类纳入《废弃电器电子产品处理目录（2014年版）》管理的电子废弃物，具有以下特点：社会保有量和废弃量大；不当处置将造成严重的环境污染；完全无害化处置的成本高；处理处置的社会效益显著；目前尚需政策扶持等。据国家统计年鉴，我国废弃电器电子产品量逐年快速增长，2016年约为400万t，2020年预计将达963万t[2]。废弃电器电子产品的基本属性是资源性和污染性。

1 废弃电器电子产品回收模式

回收和处理处置废弃电器电子产品的出发点和最终目的，是最大程度地回收利用其有价材料，同时减少或消除电子废弃物在静态存储和不当处置中所造成的环境污染。通常意义上的“回收”仅仅是指将废弃电器电子产品从消费源和产生源收集并运送到指定处理处置场所的过程。

我国废弃电器电子产品的回收模式主要有3种：一是以走街串巷的个体经营者回收为主的废弃电器电子产品传统收集模式，是2009年前再生资源的主要回收模式，且仍是现今废旧物资回收的初级模式，具有顽强的生命力；二是以零售商和制造商为主的家电“以旧换新+政策补贴”回收模式，主要存在于2009—2011年。尽管家电以旧换新财政补贴政策已经取消，但仍是零售商和制造商促销家电的一种有效手段，只是将政策补贴改为把旧家电折算成一定的价格，在承诺旧家电被指定回收者收集的前提下，可以抵消购买新家电的一定费用；三是以个体回收与新型多渠道回收相结合的模式，尤其是2012年以后依托互联网技术的废弃电器电子产品回收模式，已成为废旧家电回收的流行模式。部分规模较大的废旧家电处理处置企业与相关网站合作，利用手机APP、微信和网站实现居民、回收商、政府和企业的共享共用，建设“互联网+分类回收”的回收体系，探索建立废弃电器电子产品回收和处理处置新模式，代表性网站有香蕉皮网、回收哥、阿拉环保网、虎哥回收和E环保·易回收等。许多网站不仅回收废弃电器电子产品，同时也对废旧塑料、纸张、玻璃、废金属等再生资源进行网上回收。“再生活”回收APP已经上线，覆盖北京近300个社区，日均上门回收废品近10 t。联想在线、腾讯手机、赶集网等也纷纷投入巨资加入到废弃电器电子产品的回收体系中。这些网站平台的建立，不仅增加了消费者的信任度和参与度，同时也对废弃电器电子产品回收行业的发展起到规范作用[3]。图1示出了我国废弃电器电子产品回收模式变迁图[4]。

图1 我国废弃电器电子产品回收模式变迁图

通过各种回收模式集中后的废弃电器电子产品，主要去向是非专业处理、专业工厂处理和垃圾处理厂填埋，如图2所示[5]。

图2集中后废弃电器电子产品去向图

在“消费者—回收商—处理企业—制造企业”的废弃电器电子产品回收链上，回收商与处理企业可能是同一单位，或者处理企业与制造商是同一单位，有时回收商也是制造商，这3种情况可能同时存在[6]。

2 废弃电器电子产品处理处置技术

废弃电器电子产品处理处置的主要环节有运输仓储、拆解分类、资源化利用、再生材料生产等环节或工序。其中，资源化利用环节是处理处置的关键和核心环节，包括破碎分选等机械物理法工艺、火法冶金工艺、湿法冶金工艺和其他先进工艺。处理处置各环节和工序的核心指标有二：一是如何提高劳动生产率，保证资源利用效率和效益最大化；二是如何保证在各个工序中尽量减少二次污染，尽量做到无害化。

2.1 多级破碎-多级分选工艺

自2011年开始，我国逐步实施了废旧家电定点拆解和回收基金补贴政策，分批建立了109家废旧家电定点拆解回收企业。废旧家电定点拆解企业已经成为我国废弃电器电子产品处理处置的骨干企业，运输仓储和拆解分类等二道工序已经按照国家相关规定建立了较为完备的作业标准体系，在资源化利用工序主要采用多级破碎-多级分选工艺（又称为机械物理法工艺）。

经过机械化流水线拆解后的“四机一脑”等废弃电器电子产品，被分成了塑料外壳类、电路板类、玻璃类、导线类等不同类型，塑料外壳类、玻璃类、导线类等拆解产物一般是作为初级产品分别送往专业工厂进行再生利用。对于含有电子元器件的电路板，一般在拆解企业内完成板器分离、光板多级破碎分选，得到混杂电器元器件、环氧树脂类非金属粉末（废线路板粉末）、以铜为主的多金属粉末等产品。各个拆解企业所用的多级破碎分选工艺不尽相同，破碎级别有2～5级，分选级别也相应有2～5级，必要时增加静电分选、磁选等分选手段。多级破碎分选工艺的最大问题是能耗较高、噪音较大、粉尘治理难度较大。废电路板多级破碎分选工艺的流程示意图如图3所示[5]。

图3 废电路板多级破碎分选工艺示意图

受2016版国家危险废物名录的限制，多级破碎分选工艺所得的混杂电子元器件及废线路板粉末（WPCB），均必须作为危险废物进行管理。而109家国家定点拆解企业中的大多数企业目前尚未形成对上述两类危险废物进行处置的能力，也没有取得相应的危废经营许可证。

WPCB粉末的出路问题已经引起国家相关部门、行业和拆解处理企业的高度关注。WPCB粉末中的各类树脂和玻璃纤维相对于金属组分而言的经济价值不大，对其再生利用的主要目的是降低其在环境中的危害和处置成本。目前国内外对WPCB粉末资源化利用的方式主要为3类[7]，一是将WPCB粉末作为填料，直接用于复合材料、混凝土等生产过程中；二是对WPCB粉末进行适当的预处理后将其热解为油或气，在消耗WPCB粉末的同时，利用其中蕴含的热值；三是将WPCB粉末作为碳源制备吸附剂等碳材料。

2.2 火法冶金技术

电子废弃物的火法冶金技术是指通过焚烧、热解、熔炼等火法处理手段去除废弃电器电子产品及其拆解产物中的塑料及其他有机成分，使得各类金属熔融形成合金，再通过电解、阳极泥处理和精炼等方式实现贵贱金属、贵金属之间、有色金属之间的相互分离的处理处置技术[8]。

火法冶金技术已在我国电子废弃物处理处置领域得到了应用，最大的优点是处理能力大，可以与废杂五金、电镀污泥等进行协同冶炼，同时能够最大幅度地利用废线路板粉末中有机物的热值，已经成为国际上流行并大力推广应用的电子废弃物拆解产物处理处置技术。该技术的核心和关键之处有三：一是焚烧熔炼炉的炉型和结构设计；二是原料配料及输送系统设计；三是尾气中二恶英等有毒有害成分的消除技术和装备。目前，较为成熟和先进的电子废弃物火法冶金技术主要来自于中国瑞林稀贵金属有限公司、中国节能环保集团、比利时优美科公司等。

2.3 湿法冶金技术

电子废弃物的湿法冶金技术是指使用无机或有机溶剂溶解废线路板等电子废弃物中的金属或高分子材料，实现金属与非金属分离的方法。依据所溶解的材料种类不同而分为两类：一是溶解金属法，采用无机酸及其混合物、加氧化剂或其他助剂的无机酸等溶解电子废弃物中的金属，然后在溶液中回收并分离各种金属（包括稀贵金属）。二是溶解树脂法，使用有机溶剂溶解电子废弃物中的环氧树脂等有机物，金属呈薄片状留在基体中，然后采用一定的方式取出金属。

溶解金属法的工艺流程主要包括拆解产物预处理、浸出、溶液净化、金属元素分离、金属或其化合物析出等工序。拆解产物预处理的目的是改变原料的物理化学性质，为后续的浸出过程创造良好的热力学和动力学条件，或者预先除去某些有害杂质。预处理手段主要有粉碎、预活化、预分解以及有害杂质预处理等。浸出工序是湿法冶金的核心工序，主要目的是创造条件使目标金属进入液相，实现固液有效分离。溶液净化、金属元素分离、金属或其化合物析出等工序的本质是金属离子在液相的分离和还原，化学沉淀、离子交换、萃取、电沉积、化学还原等均被用于各类分离工艺中。

溶解树脂法的产业化应用尚未全面展开，相关研究正在进行之中。吴劲松等[9]研究了环氧树脂在甲苯中的溶解性能，分析了不同因素对溶解性能的影响。谷敬坤等[10]测定了3种环氧树脂、3种改性树脂和3种固化剂在77种溶剂中的溶解情况，计算出相应的Hansen溶解球参数。对利用溶剂溶解WPCB中的环氧树脂具有指导意义。 Ping Zhu等[11，12]研究利用二甲基亚砜（DMSO）作为溶剂来分离WPCB中非金属，在固液比为 1∶7，WPCB 尺寸为 16 mm2，145 ℃下反应60 min，减压下蒸去二氧化碳，可以得到再生的DMSO和溶解的溴环氧树脂。该方法清洁无污染并且可重复利用。Verma等[13]使用二甲基甲酰胺（DMF）研究各种参数对WPCB的溴化环氧树脂（BER）的最佳溶解和其不同组分（铜箔、玻璃纤维、焊料掩模等）的分离的影响。管传金等[14]使用硝酸溶解环氧树脂，从废弃印刷线路板的非金属粉末中回收环氧树脂和玻璃纤维。此外，利用超临界流体的特殊性质，使含溴阻燃剂、粘结剂或有机组分溶解，从而实现WPCB中各组分回收的超临界流体回收法等新方法得到应用。潘君齐等[15]研究了以CO2超临界流体回收处理WPCB，在270℃，35 MPa和4 h的反应条件下，WPCB各材料层分离效果明显，金属层和玻璃纤维强化层可以很容易地实现高效率回收再利用。

湿法冶金技术的最大问题是酸碱用量大，产生的废液、糊状废渣和酸性废气量大。目前，电子废弃物处理处置企业很少使用。简单酸浸本质上属于该类技术，只是工艺过程和后续三废处理不到位，已经属于明令禁止使用的电子废弃物处理处置技术。

2.4 湿法破碎-水力摇床分离技术

电子废弃物的湿法破碎-水力摇床分离技术是依据物料密度不同而分离金属与非金属的技术，主要适用于不含电子元器件的废线路板、线路板边框料等废弃物。上述废料经两级湿法破碎，金属与非金属得到一定程度的解离，必要时返回细碎机再次破碎。然后采用水力摇床分选，在水流的作用下，密度较小的非金属等逐渐向上被水流带走，密度较大的金属件或颗粒逐渐沉降，两者从不同的出料口收集[16]。常用的湿法破碎-水力摇床分选工艺流程如图4所示[17]。

图4 湿法破碎-水力摇床分选工艺流程

该法的优点是能够有效避免机械物理法多级破碎分选过程中产生的有毒有害气体和粉尘，成本相对较低。缺点是用水量大，同时产生了大量难以处理的含水量极高的废线路板糊状物和废水，因而该技术已在我国多个地区禁止使用。

3 处理处置技术比较分析

上述4种废弃电器电子产品处理处置技术，工艺各有特点，带来的二次污染和经济效益不尽相同。目前使用最多的是多级破碎-多级分选技术，发展前途较好的是火法冶金技术。各类处理处置技术的比较分析如表1所示。

表1 废弃电器电子产品处理处置技术的比较分析

近十年来，我国废弃电器电子产品的回收模式和处理处置技术有了长足的进步和发展，政府、企业、高校科研院所和广大产废企业（个人）均对电子废弃物的资源性和污染性、处理处置的紧迫性有了较好的认识，国家已经出台相关政策，禁止境外的电子废弃物流入国内，高校院所已经加大了研发投入并形成了研究热点。我国已经初步形成了开发电子废弃物这一特殊类型的“城市矿产”的热潮。

[1] 周全法，程洁红，龚林林.电子废物资源综合利用技术[M].北京：化学工业出版社，2018：2.

[2] 刘蕊，张明顺，李惠民.我国电子废物资源化利用的产业化障碍及其政策分析[J].环境与可持续发展，2015，40(3)：113-118.

[3] 邓毅，孙绍锋，胡楠，等.中国废弃电器电子产品回收体系发展现状及建议研究[J].环境科学与管理，2016，41(10)：40-43.

[4] 田晖，单明威，蔡毅，等.中国废弃电器电子产品回收处理及综合利用行业白皮书2016[R].北京：中国家用电器研究院，2017．

[5] 左铁镛，郭福，马立民.废弃电器电子产品的回收利用现状及技术[M].北京：科学出版社，2016：9.

[6] 张伟，蒋洪强，王金南，等.我国主要电子废弃物产生量预测及特征分析[J].环境科学与技术，2013，36(6)：195-199.

[7] 黄继忠，陆静蓉，朱炳龙，等.废印刷线路板中非金属材料再生利用进展[J].再生资源与循环经济，2017，10(10)：31-36.

[8] 刘 ，刘静欣，郭学益.电子废弃物处理技术研究进展[J].金属材料与冶金工程，2014，42(2)：44-49.

[9] 吴劲松，于小洋，卢宏志.环氧树脂在甲苯中溶解性能的探讨[J].热固性树脂，2010(4)：36-39，43.

[10] 谷敬坤，叶章基，谭振华，等.采用Hansen溶解度参数进行环氧固化体系的匹配[J].化工学报，2013(6)：2 247-2 256.

[11] Ping Zhu，Chen yan，Wang Liang you，et al.Dissolution of brominated epoxy resins by dimethyl sulfoxide to separate waste printed circuit boards[J].Environmental Science&Technology，2013，47(6)：2 654-2 660.

[12] Zhu P，Chen Y，Wang L Y，et al.The separation of waste printed circuit board by dissolving bromine epoxy resin using organic solvent[J].Waste Management，2013，33(2)：484-488.

[13] H R Verma，K K Singh，T R Mankhand.Dissolution and separation of brominated epoxy resin of waste printed circuit boards by using di-methyl formamide[J].Journal of Cleaner Production，2016，139：586-596.

[14] 管传金，王景伟，周玉林.从废弃印刷线路板的非金属粉末中回收环氧树脂和玻璃纤维的方法：CN 101407596[P].2009.

[15] 潘君齐，刘光复，刘志峰，等.废弃印刷线路板超临界CO2回收实验研究[J].西安交通大学学报，2007(5)：625-627.

[16] 江勇，谢雨衡，卢彦越，等.废弃线路板分离富集金属和非金属的方法研究[J].有色金属(选矿部分)，2017(6)：53-55.

[17] 梁 .废弃印刷线路板粉碎解离与水力分选研究[D].广州：华南理工大学，2009.